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1、幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法(一)承載力表達(dá)方式 目前,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)是小震下保持彈性, 不產(chǎn)生損害。 在這種情況下,幕墻也應(yīng)處于彈性狀態(tài)。因此,與幕墻有關(guān) 的內(nèi)力計(jì)算均采用彈性計(jì)算方法進(jìn)行。承載力表達(dá)方式有兩種, 一種是我國(guó)多數(shù)設(shè)計(jì)規(guī)范所采 用的內(nèi)力表達(dá)方式;一種是用應(yīng)力的表達(dá)方式,如我國(guó)鋼結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范。采用內(nèi)力表達(dá)方式時(shí), 內(nèi)力 S 可為彎矩、 軸向力、剪力、 扭矩及其組合,此時(shí)內(nèi)力表達(dá)式為:S< R式中 S 外荷載和效應(yīng)產(chǎn)生的內(nèi)力設(shè)計(jì)值;R構(gòu)件截面承載力設(shè)計(jì)值。在幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中, 由于外荷載、 溫度作用或地震作用 產(chǎn)生的內(nèi)力各不相同,有軸向力、彎矩等,采用承載力表達(dá) 式不很方便。為便于設(shè)計(jì)人
2、員應(yīng)用,用應(yīng)力表達(dá)式更合適:cW f式中 c各種荷載及作用產(chǎn)生應(yīng)力的設(shè)計(jì)值;f 材料強(qiáng)度的設(shè)計(jì)值。(二)幕墻結(jié)構(gòu)安全度 承載力計(jì)算中,結(jié)構(gòu)的安全度可以有兩種方式來(lái)表達(dá):一種采用允許應(yīng)力方法,即要求:a kf=f k/K式中 a k為外荷載產(chǎn)生的應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值(未附加任何安全系數(shù)); f 為允許應(yīng)力值(強(qiáng)度的允許值) ,為材料標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度f(wàn)(由試驗(yàn)得到)除以安全系數(shù)K因此結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)為 Ko在進(jìn)行隱框幕墻設(shè)計(jì)時(shí),結(jié)構(gòu)膠的計(jì)算便采用這種方法,結(jié) 構(gòu)膠短期強(qiáng)度允許值為 0.14N/mm2, 為實(shí)驗(yàn)值的 1/5 ,即安全 系數(shù)為 5o另一種方法是我國(guó)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中采用的多系數(shù)方法, 其基本表達(dá)式為:(a =
3、Ki a k) ( fk/K2= f )其中,a為應(yīng)力設(shè)計(jì)值,為標(biāo)準(zhǔn)值乘以大于1的系數(shù)Ki,通過(guò)效應(yīng)組合計(jì)算得到。f為強(qiáng)度設(shè)計(jì)值,由強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fk除以大于1的系數(shù)K2得到,這樣,結(jié)構(gòu)安全度為K= K1K2, 幕墻設(shè)計(jì)中,玻璃的安全度K= 2.5 ;鋁合金型材的安全度為1.8o所以,在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí), 必須注意公式中的數(shù)值 (a、 f等)是標(biāo)準(zhǔn)還是設(shè)計(jì)值,不能混淆。在進(jìn)行變形、撓度、位移驗(yàn)算時(shí),均采用 1.0 的分項(xiàng)系數(shù),即Ki= 1.0,所以也可以說(shuō)采用標(biāo)準(zhǔn)值。幕墻結(jié)構(gòu)的安全度K取決于荷載的取值和材料強(qiáng)度的比值,即:K= P/f因此, 采用某一規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí), 必須按該規(guī)范的規(guī)定 計(jì)算荷載P,
4、同時(shí)采用該規(guī)范的計(jì)算方法和強(qiáng)度f(wàn)。不允許荷載按某一規(guī)范計(jì)算,強(qiáng)度計(jì)算又采用另一規(guī)范的方法,這 樣會(huì)產(chǎn)生設(shè)計(jì)安全度過(guò)低的情況。因此, 在比較安全度時(shí), 不能將本國(guó)規(guī)范與外國(guó)規(guī)范在 “相同的風(fēng)荷載”下進(jìn)行比較,而應(yīng)按各自風(fēng)荷載的計(jì)算方 法計(jì)算。同時(shí),采用國(guó)外的強(qiáng)度計(jì)算公式時(shí),也必須用國(guó)外 的公式計(jì)算風(fēng)荷載,不能將按我國(guó)荷載規(guī)范計(jì)算得的風(fēng)力值 代人。(三)荷載和作用效應(yīng)的組合幕墻構(gòu)件應(yīng)采用彈性方法計(jì)算, 其截面應(yīng)力設(shè)計(jì)值不應(yīng) 超過(guò)材料的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。cW f荷載和作用效應(yīng)可按下列方式進(jìn)行組合:S=y gSg+ 書 wY WSW ip e Y eSe+ ip t Y tSt式中 S 荷載和作用效應(yīng)組合后
5、的設(shè)計(jì)值;Sg重力荷載作為不變荷載產(chǎn)生的效應(yīng);Sw Se、St分別為風(fēng)荷載、地震作用和溫度作用 為可變荷載和作用產(chǎn)生的效應(yīng)。按不同的組合情況,三者可 分別作為第一個(gè)、第二個(gè)和第三個(gè)可變荷載和作用產(chǎn)生的效 應(yīng);書W書E、書T分別為風(fēng)荷載、地震作用和溫度作用 效應(yīng)的組合系數(shù)。其數(shù)值取于各效應(yīng)分別作為第一個(gè)、第二 個(gè)和第三個(gè)可變荷載和作用產(chǎn)生的效應(yīng)。可變荷載和作用產(chǎn)生的效應(yīng) Sw Se和S應(yīng)按幕墻結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)的條件和要求決定其組合方式。幕墻應(yīng)按各效應(yīng)組合中的最不利組合進(jìn)行設(shè)計(jì)。 最不利 組合可由工程經(jīng)驗(yàn)決定。進(jìn)行幕墻構(gòu)件、 連接和錨固件承載力計(jì)算時(shí), 荷載和作 用效應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)應(yīng)按下列數(shù)值采用:重力荷
6、載,y G:1.2風(fēng)荷載,y W:1.4地震作用,y E:1.3溫度作用,y T:1.2進(jìn)行位移和撓度計(jì)算時(shí),各分項(xiàng)系數(shù)均應(yīng)按 1.0 采用。當(dāng)兩個(gè)及以上的可變荷載或作用(風(fēng)荷載、地震作用、 溫度作用)效應(yīng)參加組合時(shí),第一個(gè)可變荷載或作用效應(yīng)的 組合系數(shù)丫可按1.0采用;第二個(gè)可變荷載或作用效應(yīng)的組 合系數(shù)可按 0.6 采用;第三個(gè)可變荷載或作用的組合系數(shù)可 按 0.2 采用。作用在幕墻的風(fēng)力、地震作用和溫度變化都是可變的, 同時(shí)達(dá)到最大值的可能性很小。例如最大風(fēng)力按 30 年一遇最大峰值考慮;地震按 500 年一遇的設(shè)防烈度考慮。因此, 在進(jìn)行效應(yīng)組合時(shí),第一個(gè)可變荷載或作用的效應(yīng)組合系數(shù)
7、書按1.0考慮,其余則分別按 0.6、0.2考慮。在現(xiàn)行建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(GBJ11-89)中規(guī)定,當(dāng)?shù)卣鹱饔门c風(fēng)同時(shí)考慮時(shí),風(fēng)的三組合值系數(shù)取為 0.2 。由于幕墻暴露在室外, 受大風(fēng)、 溫度變化的影響較為顯 著,所以第二、 第三個(gè)可變效應(yīng)的組合值系數(shù)分別取為 0.6 、 0.2 ,較建設(shè)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的取值高。荷載和作用產(chǎn)生的效應(yīng)(應(yīng)力、內(nèi)力、位移和撓度等) 應(yīng)按結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)條件和要求,進(jìn)行組合,以最不利的組合作 為設(shè)計(jì)的依據(jù)。結(jié)構(gòu)的自重是重力荷載, 是經(jīng)常作用的不變荷載, 照理 應(yīng)當(dāng)考慮。所有的組合情況中都本應(yīng)包括這一項(xiàng),但如果重 力荷載產(chǎn)生的應(yīng)力很小,不起控制作用時(shí),也可以不考慮。幕墻考慮的可變荷載作用有三項(xiàng), 即風(fēng)荷載、 地震作用 和溫度作用。一般情況下風(fēng)荷載產(chǎn)生的效應(yīng)最大,起控制作 用。三項(xiàng)可變值是否同時(shí)考慮,由設(shè)計(jì)人員根據(jù)幕墻的設(shè)計(jì) 條件和要求決定(例如非抗震設(shè)計(jì)的幕墻可
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